Schichtmodelle

Schichtmodelle bezeichnen eine Methode zur Strukturierung komplexer Systeme durch die Unterteilung in voneinander abgegrenzte Schichten mit klaren Aufgaben und Schnittstellen. Jede Schicht übernimmt bestimmte Funktionen, kennt nur die unmittelbaren Nachbarn und kommuniziert über definierte Interfaces. Ziel ist es, Komplexität zu beherrschen, Wiederverwendbarkeit zu ermöglichen und Änderungen in einer Schicht ohne umfangreiche Auswirkungen auf andere Schichten zu realisieren.

Zu den Kernprinzipien gehören die Trennung der Belange (Separation of Concerns), klare Schnittstellen, lose Kopplung und die Orientierung an einer klaren Schichtlogik. Die Interaktion erfolgt bevorzugt zwischen benachbarten Schichten, während Informationen oder Befehle durch definierte Protokolle weitergegeben werden. Dadurch lässt sich ein System schrittweise entwickeln, testen und austauschen.

In der Informatik sind Schichtmodelle weit verbreitet. Das OSI-Referenzmodell besteht aus sieben Schichten: Physical, Data Link, Network, Transport, Session, Presentation und Application. Das TCP/IP-Modell verwendet vier Schichten: Netzwerkkarten-/Link-Schicht, Internet, Transport und Anwendung. In der Softwarearchitektur spricht man oft von mehrschichtigen Architekturen (zum Beispiel Präsentation, Logik, Datenzugriff), in denen Verantwortung klar getrennt wird.

Auch in Wissenschaft und Technik finden sich Schichtmodelle. In der Geologie beschreibt ein simples Schichtmodell die Erdstruktur mit Kruste, Mantel und Kern; in der Geophysik und Meteorologie werden Atmosphärenschichten wie Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre usw. unterschieden. In der Materialwissenschaft treten Schicht- oder Grenzschichten in Verbundwerkstoffen auf.

Vorteile von Schichtmodellen sind verbesserte Wartbarkeit, Skalierbarkeit und Wiederverwendbarkeit. Kritikpunkte betreffen potenziellen Overhead, zu starre Strukturen und die Gefahr, Schichten unnötig zu verkomplizieren, ohne reale Vorteile zu bringen.

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